DEE0000005MA - - Google Patents

Description

Schweißzeitbegrenzer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schweißzeitbegrenzer für Punktschweißmaschinen, bei dem mit dem Einschalten des Schweißschützes über einen veränderlichen Widerstand ein Kondensator aufgeladen wird, durch den eine Glimmlampe zur Zündung gebracht wird, die ihrerseits zur Unterbrechung des Schützstromkreises verwendet wird und so das Ende der sehr kurzen Schweißzeit bestimmt. Nachteile der bisher bekannten Bauarten der oben beschriebenen Art bestehen darin, daß nicht genügend kurze Schweißzeiten mit Sicherheit eingestellt werden können, daß die Schweißzeit von der Schließ-Eigenzeit des Schützes abhängig ist, daß empfindliche Teile des Begrenzers stark beansprucht werden und infolgedessen eine kürzere Lebensdauer besitzen, daß die Schweißzeit von Schwingungen der Netzspannung abhängig ist und daß mit einer verhältnismäßig großen Zeitstreuung sämtlicher einstellbarer Zeit gerechnet werden muß. Alle diese Nachteile sind durch den den Gegenstand der Erfindung bildenden Schweißzeitbegrenzer behoben worden, wodurch sich für die Praxis wesentliche Vorteile ergeben haben.

Das Neue und Erfinderische bei einem Schweißzeitbegrenzer der eingangs geschilderten Art besteht in erster Linie darin, daß der durch Schließung des Maschinenschalters geschlossene Stromkreis des Schweißschützes durch ein Relais geöffnet wird, das im Kondensator-Glimmlampen-Stromkreis liegt und das durch den Zündstrom der ohne Vorwiderstand arbeitenden Glimmlampe erregt wird. Die erfindungsgemäße Verwendung des von einer Glimmlampe erregten Relais im Zeitelement eines Schweißzeitbegrenzers hat den Vorteil, dass der Zeitpunkt des Ansprechens des Relais auf der Ladekurve des Zeitkondensators stets genau durch die Zündspannung der Glimmlampe festgelegt ist, wodurch Schwankungen in der Lagerreibung und Federspannung des Relais ihren Einfluß auf den Ansprechzeitpunkt verlieren. Durch die beschriebene Verwendung einer Glimmlampe ist zusammen mit anderen schaltungstechnischen Merkmalen die hohe Zeitgenauigkeit des Schweißzeitbegrenzers gewährleistet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das oben erwähnte Relais bis zur Öffnung des Maschinenschalters durch einen Nebenschluss erregt gehalten, der gleichzeitig mit der Öffnung des Schweißstrom- und des Glimmlampen-Stromkreises eingeschaltet wird. Ferner besteht die Erfindung darin, dass die Schaltung des Schweißzeitbegrenzers, insbesondere die des Kondensator-Ladestromkreises durch den Anker des Schweißschützes erfolgt.

Durch das zuletzt genannte Merkmal sind die eingestellten Schweisszeiten von der Einschalteigenzeit des Schweisschützes unabhängig gemacht worden. Durch den Fortfall des Vorwiderstandes der Glimmlampe wird der Zündstrom der Glimmlampe, der bekanntlich wesentlich höher als der normale Brennstrom der Glimmlampe ist, derart nutzbar gemacht, dass ein Relais unmittelbar durch den hohen Zündstrom erregt wird. Auch bei hohen Widerstandswerten des veränderlichen Widerstandes entnimmt die Glimmlampe einen kräftigen Zündstromstoss aus dem Kondensator. Da das Relais sofort nach Erregung durch einen Nebenschluss erregt gehalten wird, kann die Glimmlampe sofort nach Zündung abgeschaltet werden, wodurch eine lange Lebensdauer der Glimmlampe gewährleistet ist. Durch die Ausnutzung der Ladekurve des Zeitkondensators und durch die nicht in Erscheinung tretende spannungsabhängige Einschalteigenzeit des Schweisschützes ist die Schweisszeit, gemessen an den Schützhauptkontakten, umgekehrt quadratisch abhängig von der Netzspannung. Da sich die Schweisszeit selbsttätig in der genannten Abhängigkeit auf die Netzspannung einstellt, ist die im Schweisspunkt entwickelte Wärmemenge von Netzspannungsschwankungen unabhängig.

Abgesehen von Einzelmerkmalen, die sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Ansprüchen ergeben, wird die Erfindung ferner noch darin gesehen, dass der Zündimpuls der Glimmlampe auch durch ein Verstärkerrohr verstärkt zur Erregung des Relais verwendet werden kann. In diesem Fall kann mit einer kleineren Glimmlampengrösse gearbeitet werden.

Schliesslich ist noch erfindungsgemäss der Spule des Schweisschützes eine Kapazität bzw. ein Kondensator parallel geschaltet, der auf die Selbstinduktivität der Schützspule abgestimmt ist, und durch den beim Abschalten der Schützspule durch einen vom Relais gesteuerten Kontakt das Schaltfeuer an diesem Kontakt fast restlos unterdrückt wird.

In der Zeichnung sind in den Figuren 1, 2 und 3 verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Schweisszeitbegrenzers in Form von Abwicklungsschaltbildern dargestellt.

Figur 4 zeigt eine besondere Ausführungsform des veränderlichen Widerstandes.

In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele liegt die Spule S des Schweisschützes im Wechselstromkreis des Netzes. In diesem Stromkreis, der durch den an der Schweissmaschine befindlichen Schalter 1 (nachstehend Maschinenschalter genannt) geschlossen und geöffnet wird, liegt der Umschaltkontakt R(sub)1 des im Begrenzer liegenden Relais R. Ferner liegt in diesem Stromkreis ein zweipoliger Ausschalter 2, durch den das gesamte Gerät spannungslos gemacht werden kann. Die von dem Anker des Schweisschützes gesteuerten Hauptkontakte für die Schaltung des Schweisstransformators sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Dem Schweisschützanker ist der Arbeitshilfskontakt S(sub)1 und der Ruhehilfskontakt S(sub)2 zugeordnet.

Im Netzstromkreis liegt ferner ein Gleichrichter 3 und ein Glättungskondensator 4 und an diese Gleichstromquelle sind die Bestandteile des Begrenzers angeschlossen.

Gemäss Figur 1 liegt im Begrenzer das sogenannten R-C-Glied, das aus einem Kondensator 5 und einem veränderlichen Widerstand 6 besteht. In dem Ladestromkreis des Kondensators 5 liegt der bereits erwähnte vom Schützanker gesteuerte Arbeitshilfskontakt S(sub)1. Dem Kondensator 5 ist ein Entladestromkreis parallel geschaltet, in dem der bereits erwähnte vom Schützanker gesteuerte Ruhehilfskontakt S(sub)2 und ein Entladewiderstand 7 liegt. Eine ohne Vorwiderstand arbeitende Glimmlampe 8 liegt zusammen mit dem Relais R in einem dem Kondensatorstromkreis parallel geschalteten Stromkreis, an den die Nebenschlussleitung 9 mit einem Widerstand 10 angeschlossen ist. Die Nebenschlussleitung 9 führt andererseits zu dem Umschaltkontakt R(sub)1 des Relais R.

Um mit dem Schweisschütz S auch ohne Begrenzer arbeiten zu können, ist noch ein Umschalter 11 vorgesehen, durch den der Begrenzer ein- und ausgeschaltet werden kann.

In Figur 1 ist die Schaltung in Ruhestellung gezeichnet. Nachstehend wird ein Beispiel der mit Begrenzer arbeitenden Schweissmaschine beschrieben, in welchem Fall zunächst der Schalter 2 und 11 geschlossen werden.

Durch die Schliessung des Maschinenschalters 1 wird die Spule des Schweisschützes S erregt. Der Anker des Schweisschützes zieht an, schliesst gleichzeitig seine in der Zeichnung nicht dargestellten Hauptkontakte, schliesst den Arbeitshilfskontakt S(sub)1 und öffnet den Ruhehilfskontakt S(sub)2. Über den veränderlichen Widerstand 6, an dem in bekannter Weise die Schweisszeit einstellbar ist, wird der Kondensator 5 aufgeladen. Hat der Kondensator 5 die zur Zündung der Glimmlampe 8 erforderliche Spannung erreicht, zündet die Glimmlampe 8 und durch den erhöhten Zündimpuls wird das Relais R erregt, dessen Anker den Umschaltkontakt R(sub)1 umlegt. Das hat zur Folge, dass der Schützspulenstromkreis unterbrochen und gleichzeitig der Nebenschluss 9, 10 eingeschaltet wird. Durch diesen Nebenschluss wird einerseits das Relais R erregt gehalten, so dass der Schützspulenstromkreis geöffnet bleibt, und andererseits die Glimmlampe sofort zum Erlöschen gebracht. Gleichzeitig mit der Öffnung des Schützspulenstromkreises fällt das Schweisschütz ab, wodurch das Ende der Schweisszeit bestimmt ist. Mit dem Abfallen des Schweisschützes öffnet sich der Arbeitshilfskontakt S(sub)1 und schliesst sich der Ruhehilfskontakt S(sub)2, so dass der Kondensator 5 über den Widerstand 7 entladen wird. Wird schliesslich noch der Maschinenschalter 1 wieder geöffnet, dass fällt auch das durch den Nebenschluss 9, 10 bisher noch erregte Relais R ab und sein Umschaltkontakt R(sub)1 kehrt in die in Figur 1 gezeichnete Ruhestellung zurück, worauf der Begrenzer zu einem neuen Arbeitsspiel bereit ist.

Erwähnt sei noch, dass der Spule S des Schweisschützes ein Kondensator 12 parallel geschaltet ist. Durch diese auf die Selbstinduktivität der Schützspule abgestimmte Kapazität 12 wird das Schaltfeuer am Umschaltkontakt R(sub)1 fast restlos unterdrückt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 und 3 sind die mit der Ausführungsform nach Figur 1 übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Schaltspiel entspricht auch bei diesen weiteren Ausführungsformen dem oben beschriebenen mit folgenden Ausnahmen:

Gemäss Figur 2 ist zwischen die Glimmlampe 8 und das Relais R ein Verstärkerrohr 13 eingeschaltet, dessen Elektroden in an sich bekannter Weise geschaltet sind. Der eine Pol der Glimmlampe 8 ist gemäss Figur 2 sowohl mit dem Steuer- 14 als auch mit dem Schirmgitter 15 des Verstärkerrohres 13 verbunden. Der Zündimpuls der Glimmlampe 8 wird durch das Verstärkerrohr 13 verstärkt und der bei der Zündung der Glimmlampe einsetzende Anodenstrom des Verstärkerrohrs bringt das Relais R zum Ansprechen. In diesem Fall kann mit einer kleinere Glimmlampe 8 gearbeitet werden.

Gemäss Figur 3 ist der eine Pol der Glimmlampe 8 nur mit dem Steuergitter 14 des Verstärkerrohrs 13 verbunden. Ausserdem ist in diese Leitung noch ein Gitterableitwiderstand 16 eingeschaltet. Durch die weiteren Widerstände 17, 18 in der aus Figur 3 ersichtlichen Schaltung wird im Ruhezustand eine negative Gittervorspannung erzeugt, um im Ruhezustand des Begrenzers das Fliessen des Anodenstroms zu unterdrücken. Im Augenblick des Zündens der Glimmlampe 8 erzeugt diese am Steuergitter 14 eine hohe positive Spannung, welche den Anodenstrom voll zum Fliessen bringt, durch den in der oben beschriebenen Weise wiederum das Relais R erregt wird.

Bei der Zündung der Glimmlampe wird am Gitter des Verstärkerrohrs ein rechteckiger Spannungsanstieg erzeugt, der in dem Verstärkerrohr in seiner Form praktisch unverändert in einen starken Stromimpuls umgewandelt wird. Der Glimmlampenstrom fliesst im wesentlichen über das Steuergitter; ein kleiner Reststrom fliesst über den Gitterableitwiderstand 17. Da die Glimmlampe keinen Vorwiderstand besitzt, wird die Differenz zwischen Zünd- und Brennspannung der Glimmlampe voll ausgenutzt, d.h. es wird im Augenblick des Zündens auch bei hohen Widerstandswerten des veränderlichen Widerstandes 6 ein kräftiger, kurzzeitiger Stromstoss in der Glimmlampe, eine hohe, positive Spannung am Gitter des Verstärkerrohrs, ein kräftiger Stromstoss in der Spule des Relais R und somit ein lediglich durch die sehr geringe Einschalt-Eigenzeit des Relais R verzögertes Schalten des Umschaltkontakts R(sub)1 erreicht.

Auch bei diesen Schaltungen nach Figur 2 und 3 wird gleich nach Erregung des Relais R durch dessen Umschaltkontakte R(sub)1 der Nebenschluss 9, 10 eingeschaltet und hierdurch die Glimmlampe zum Erlöschen gebracht, wodurch dann andererseits auch der Anodenstrom des Verstärkerrohrs 13 auf Null zurückgeht.

Die mit dem Anker des Schweisschützes zusammenarbeitenden Hilfskontakte S(sub)1 und S(sub)2 sind derart justiert, dass sie gleich- zeitig mit dem Schliessen der Schützhauptkontakte geschaltet werden. Wie schon erwähnt, tritt hierdurch die Schliess-Eigenzeit des Schützes bei der Begrenzerschaltung nicht in Erscheinung.

Nach Ablauf der am Zeitglied 6 eingestellten Zeit ist die Verzögerung, mit welcher das Schweisschütz seine Hauptkontakte öffnet, äusserst gering. Diese Verzögerung setzt sich lediglich aus der Einschalt-Eigenzeit des Relais R und der Öffnungszeit der Schützkontakte zusammen. Dadurch, dass die Relaisspule nach der Impulsgabe durch das Zeitglied einen unverzögerten, kräftigen Erregungsstrom erhält, ist man weitgehend von den mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Relais, deren Veränderungen im Laufe der Zeit unabhängig. Das gleiche gilt für die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Schweisschützes. Der neue Schweisszeitbegrenzer ist in der Lage, sehr kurze Schweisszeiten, beispielsweise bis zu 1/50 Sekunde herab zu schalten, wobei die Zeitstreuung sämtlicher einstellbarer Zeiten unter 2% liegt. Das Verstärkerrohr und die Glimmlampe werden jeweils nur ganz kurzzeitig (ca. 1/25 Sekunde) beansprucht, was für die Lebensdauer dieser beiden wichtigen Glieder von ausserordentlichem Vorteil ist.

Bei den oben beschriebenen Schweisszeitbegrenzern erfolgt die Einschaltung des Zeitgliedes durch die dem Schweisschützanker zugeordneten Hilfskontakte unabhängig davon, ob nach Einschaltung des Schweisschützes tatsächlich ein Stromfluss durch das zwischen den Elektroden des Schweissgeräts befindliche Arbeitsstück zustandekommt oder nicht. Das Einsetzen des Arbeitsschweisstromes kann nämlich durch Verzunderung, Verschmutzung oder dergleichen des Arbeitsstücks gehindert sein. Um den Anlauf des Zeitglieds von dm Einsetzen des Schweisstroms abhängig zu machen, wird erfindungsgemäss die Änderung vorgeschlagen, die Einschaltung des Zeitglieds in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Einsetzen des Schweisstroms erfolgen zu lassen. Das erfolgt vorzugsweise dadurch, dass der Schweisstrom in einem kleinen Zwischentransformator eine Spannung erzeugt, durch welche ein Relais erregt wird, das die Hilfskontakte S(sub)1 und S(sub)2 steuert. Bei dem Zwischentransformator kann es sich um einen Ringkern-Trafo handeln, durch den ein Sekundärleiter des Schweisstrafos geführt ist. Auch kann der

Zwischentransformator aus einer zusätzlichen Wicklung auf dem Schweisstrafo bestehen oder als selbständiger Trafo in den Primärkreis des Schweisstrafos geschaltet sein.

Bei Schweisszeitbegrenzern hat man bisher stets als veränderlichen Zeitwiderstand 6 einen kontinuierlich veränderbaren Widerstand verwendet, beispielsweise einen Schiebewiderstand, ein Potentiometer oder dergleiche, was in der Praxis den Nachteil hat, dass bei eintretendem Bruch des fortlaufenden Widerstanddrahts der vor oder hinter der Bruchstelle liegende Widerstandteil nicht mehr benutzbar ist. Ein grosser Teil der durch diesen Widerstand einstellbaren Schweisszeiten fällt daher aus. Der ganze Widerstand ist nicht mehr brauchbar und muss durch einen neuen ersetzt werden.

Um diesen Nachteil zu beheben, wird erfindungsgemäss ein regelbarer Widerstand für Schweisszeitbegrenzer vorgeschlagen, bei dem das Neue darin besteht, dass jede Zeitstufe durch einen einzigen Widerstand gebildet ist, wobei alle Einzelwiderstände verschiedene Ohmwerte besitzen. Jeder Einzelwiderstand ist mittels eines Vielfachstufenschalters in den Lade- oder Entladestromkreis der Zeitkapazität legbar.

Geht bei einem derartigen Gesamtwiderstand einer der Einzelwiderstände zu Bruch, dann fällt nur eine der einstellbaren Zeiten aus, während alle anderen Schweisszeiten nach wie vor einstellbar bleiben.

Der Gesamtwiderstand nach Figur 4 besteht aus einer ganzen Anzahl von Einzelwiderständen 20, die einerseits an eine Stromzuleitung 21 und andererseits an Kontakte 22 angeschlossen sind, die im gezeichneten Beispiel auf einem Kreis angeordnet sind und nacheinander von einem an die andere Leitung 23 angeschlossenen um den Punkt 24 drehbaren Schalthebel 25 berührt werden können.

In der Stufenschaltfolge weist jeder Einzelwiderstand einen höheren Widerstands- oder Ohmwert auf, als der in der Schaltfolge vorhergehende Widerstand.

Claims (15)

1) Schweisszeitbegrenzer für Punktschweissmaschinen, bei dem mit dem Einschalten des Schweisschützes über einen veränderlichen Widerstand ein Kondensator aufgeladen wird, durch den eine Glimmlampe zur Zündung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Schliessung des Maschinenschalters (1) geschlossene Stromkreis des Schweisschützes (S) durch ein Relais (R) geöffnet wird, das im Kondensator-Glimmlampenstromkreis liegt, und das durch den Zündstrom der ohne Vorwiderstand arbeitenden Glimmlampe (8) erregt wird.

2) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais (R) bis zur Öffnung des Maschinenschalters (1) durch einen Nebenschluss (9) erregt gehalten wird, der gleichzeitig mit der Öffnung des Schweisstrom- und des Glimmlampenstromkreises eingeschaltet wird.

3) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass seine Schaltung, insbesondere die des Kondensator-Ladestromkreises durch den Anker des Schweisschützes erfolgt.

4) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Kondensator (5) parallel geschaltete Entladewiderstand (7) durch den Schweisschützanker bei Ladung aus- und bei Entladung eingeschaltet wird.

5) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker des Relais (R) einen Umschaltkontakt (R(sub)1) steuert, der im Ruhezustand Kontakte des Schweisschützenstromkreises geschlossen hält, und der bei Relaiserregung den einen Widerstand (10) enthaltenden Nebenschluss (9) einschaltet.

6) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der bei Relaiserregung eingeschaltete, einen Widerstand (10) enthaltende Nebenschluss (9) die Glimmlampe zum Erlöschen bringt.

7) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 3-4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schweisschützanker der Arbeitshilfskontakt (S(sub)1) des Kondensatorladestromkreises und der Ruhehilfskontakt (S(sub)2) des Kondensatorentladestromkreises zugeordnet sind.

8) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündimpuls der Glimmlampe (8), durch ein Verstärkerrohr (13) verstärkt, das Relais (R) erregt.

9) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Pol der Glimmlampe an das Steuer- und das Schirmgitter (14, 15) des Verstärkerrohrs (13) gelegt ist.

10) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gitter des Verstärkerrohrs eine negative Vorspannung gegeben ist, und dass durch die am Steuergitter (14) liegende Glimmlampe im Augenblick der Zündung das Gitter eine hohe positive Spannung erhält.

11) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bei Relaiserregung eingeschaltete, einen Widerstand enthaltende Nebenschluss (9) die Glimmlampe zum Erlöschen bringt und hierdurch der Anodenstrom des Verstärkerrohrs (13) auf Null zurückgeht.

12) Schweisszeitbegrenzer nach vorgenannten Ansprüchen, gekennzeichnet durch die Änderung, dass die Einschaltung des Zeitgliedes in Abhängigkeit vom Einsetzen des Schweisstroms erfolgt.

13) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung des Zeitgliedes durch ein Relais erfolgt, das über einen Zwischentransformator durch den primären oder sekundären Arbeitsstrom des Schweisstransformators erregt wird.

14) Schweisszeitbegrenzer nach vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Spule des Schweisschützes ein Kondensator (12) parallelgeschaltet ist.

15) Schweisszeitbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stufe des regelbaren Zeitwiderstandes einen einzelnen Widerstand (20) gebildet ist und alle Widerstände (20) verschiedene Ohmwerte besitzen, und dass jeder Widerstand (20) mittels eines Vielfach-Stufenschalters (25) einzeln in den Lade- oder Entladestromkreis der Zeitkapazität legbar ist.